[發明專利]便攜式設備以及饋電系統

有效

• 申請號: 201080070384.4
• 申請日: 2010-11-29
• 公開（公告）號: CN103229194A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 內田昭嘉;田口雅一;下川聰;松井清人;川野浩康
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: G06K19/07
• 分類號: G06K19/07;H02J17/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 舒艷君;李洋

技術領域

本申請的公開內容通常涉及電子設備，詳細涉及通過磁來進行饋電的便攜式設備以及饋電系統。

背景技術

在用于FeliCa等非接觸型IC卡的通信技術中，通過讀卡器/寫卡器來生成交流磁場并且通過IC卡側的天線線圈來將磁場的變化轉換為感應電流，由此在供給電力的同時收發信號。在將IC卡貼到讀卡器/寫卡器的瞬間，向IC卡側傳輸在內部未持有電源的IC卡進行動作所需的電力，并通過該電力進行數據通信。該FLiCa的通信技術已搭載在一部分便攜式電話機上，能夠用于費用支付等手續。便攜式電話機等便攜式設備在內部具備電池，因此通信時不會從讀卡器/寫卡器接受電力供給。

在便攜式電話機等便攜式設備中，目前為了對內部的電池進行充電而使用接觸型饋電方式。但是，可以預料到不久的將來在便攜式設備中也使用電磁感應或磁場共振等使用了磁場的非接觸饋電方式。特別是，不僅能夠實現極近距離下的電力傳輸，而且若能夠實現借助磁場共振等的隔著某種程度的距離的電力傳輸，則還能夠僅僅將便攜式設備簡單放置在桌上等來輕易地進行充電，提高了方便性。基本上，非接觸饋電的原理與FeliCa的電力傳送的原理相同，通過電力接收側的線圈將在電力發送側產生的磁場的變化轉換成感應電流，由此進行電力傳輸。

在搭載了FeliCa的便攜式電話機中，在天線線圈與便攜式本體之間配置有磁性屏蔽部件。雖然在便攜式電話機的外側殼體的外表面附近配置有天線線圈，但是殼體內部的構成便攜式電話機的電路則由電路基板或電池等含金屬的材料構成。假設未設置磁性屏蔽部件，則由發送側生成并且穿過接收用天線線圈的磁通量在內部的金屬材料中產生渦電流。因該渦電流而產生半磁場，同時發生由渦電流損耗引起的電力損耗。從而引發通信故障或饋電效率的降低等問題。

因此，在配置于表面附近的天線線圈的后方、即天線線圈與內部電路之間配置磁性屏蔽部件。該磁性屏蔽部件由磁導率（磁導率實部）大且磁損耗（磁導率虛部）小的材料構成，因此磁場沿著磁性屏蔽部件進行回流而返回至發送側。從而，磁場不會到達便攜式電話機內部的金屬材料，由此不會發生由渦電流引起的退磁或電力損耗。

為了使磁場不泄漏地反流，需要磁性屏蔽部件的體積與磁導率的乘積在一定的值以上。此外，為了減小磁性屏蔽部件內的磁場的損耗，需要低磁損耗。通常，磁性材料的磁特性存在頻率依賴性，因此，需要在FeliCa的使用頻率、即13.56MHz中具備高磁導率與低磁損耗。

如上所述，通過非接觸饋電來向便攜式設備傳輸電力時使用與FeliCa的使用頻率一致的頻率，因此存在互相干擾的問題，同時存在FeliCa用的電路遭破壞的可能性。相對于在FeliCa中傳輸電力的大小為μ瓦左右，充電用的電力傳輸則需要數瓦左右的電力的大小，并且存在數位的量級的不同。能夠使新制造的設備具有切換電力傳輸系統與FeliCa系統的功能，但是現有的FeliCa的設備中沒有任何保護功能。從而，使用了與FeliCa的使用頻率一致的頻率并不妥當。此外，難以制作用于在高頻中產生交流磁場的放大器，通常優選為在非接觸饋電用中使用比FeliCa的使用頻率、即13.56MHz低的頻率。

由于在便攜式電話機等便攜式設備中，在有限的空間內搭載多種功能，因此節省空間顯得非常重要。從而，當搭載FeliCa功能和非接觸饋電功能時，并不是將FeliCa用天線線圈和非接觸饋電用線圈分別配置于不同的部位，而是優選在同一部位重疊配置。或者優選將FeliCa用天線線圈和非接觸饋電用線圈作為1個共享線圈來配置。但是，在這種情況下，磁性屏蔽部件的頻率特性成為問題。

作為在FeliCa用和非接觸饋電用線圈的后方配置的磁性屏蔽部件，要求在FeliCa的使用頻率和非接觸饋電的使用頻率兩者中具備高磁導率和低磁損耗。但是，通常不存在如在全頻范圍內磁導率高且磁損耗低的頻率特性的磁性屏蔽部件。成為磁性源的是由電子的旋轉運動所引起的磁矩，當向磁性體施加低頻的交流磁場的情況下，磁矩的活動追隨磁場的變化，從而能夠得到高磁導率（實部）。若提高向磁性體施加的交流磁場的頻率，則磁矩的活動難以追隨磁場的變化，磁導率（實部）降低，并且磁損耗（磁導率虛部）升高。若達到更高的頻率，則磁矩完全不能追隨高頻而不活動，并且磁導率和磁損耗均減小。從而，在高頻區表示高磁導率的磁性體很難存在，開發出在從低區到高區實現高磁導率的理想的磁性屏蔽部件成為難題。